【物理】辽宁省县域重点高中2024-2025学年高一下学期期中考试试卷（解析版）

这是一份【物理】辽宁省县域重点高中2024-2025学年高一下学期期中考试试卷（解析版），共15页。
本试卷满分100分，考试时间75分钟。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 下列有关物体运动的相关概念，说法正确的是（ ）
A. 若物体的速度改变，则其动能一定改变
B. 若物体的动能改变，则其速度一定改变
C. 做匀速圆周运动的物体，速度一定不变
D. 做圆周运动的物体，加速度方向一定指向圆心
【答案】B
【解析】AB．由动能的表达式
可知，做匀速圆周运动的物体，速度大小不变，动能不变，但是动能变化，物体的速度一定变化，A错误，B正确；
C．匀速圆周运动的物体，其速度的大小保持不变，但速度方向持续改变，C错误；
D．只有在匀速圆周运动中，物体的加速度方向始终指向圆心，对于非匀速圆周运动的物体，其加速度方向并不指向圆心，D错误。
故选B。
2. 中国糖画是非物质文化遗产之一，在糖画摊位前游客转动指针，指针最后停在哪里，便可得到对应的糖画作为奖励。指针上P、Q两点距中心点O的距离分别为r和2r，如图所示。P、Q两点的线速度分别为vP、vQ，角速度分别为ωP、ωQ，向心加速度分别为aP、aQ，转速分别为nP、nQ，下列关于上述物理量的关系正确的是（ ）
A. 2vP=vQB. ωP=2ωQ
C. aP=2aQD. 2nP=nQ
【答案】A
【解析】BD．P、Q两点同轴转动，转速与角速度之间关系的表达式为，P、Q的角速度和转速均相等，故BD项错误；
AC．指针上P、Q两点距中心点O的距离分别为r和2r，根据可知，P、Q两点线速度大小之比为1∶2，根据可知，P、Q两点向心加速度大小之比为1∶2，故A正确，C错误。
故选A。
3. 如图甲和图乙所示，一根轻绳的一端固定于O点，另一端系有一个小球。如图丙和图丁所示，一根轻杆的一端铰接在转轴O处，另一端同样固定一个小球，不计一切摩擦。在下列条件下，当小球由静止释放至最低点的过程中，机械能不守恒的情况是（ ）
A. 图甲：释放时轻绳水平且伸直
B. 图乙：释放时轻绳与水平方向成一定夹角且伸直
C. 图丙：释放时轻杆水平
D. 图丁：释放时轻杆与水平方向成一定的夹角
【答案】B
【解析】A．在图甲中，当小球由静止释放至最低点的过程中，只有重力做功，绳的拉力的方向始终与小球的速度方向垂直，故拉力对小球的作用力不做功，所以小球的机械能守恒，故A错误；
B．在图乙中，小球在下落过程中首先进行自由落体运动，此时绳子处于松弛状态；当小球运动至细绳完全伸直的那一刻，沿绳子方向的分速度减为零，导致机械能有损失，所以机械能不守恒。故B正确；
CD．在图丙和图丁中，当小球由静止释放至最低点的过程中，只有重力做功，轻杆对小球的作用力不做功，所以小球的机械能守恒，故CD错误。
故选B。
4. 关于如图所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，汽车匀速行驶到凸拱桥的最高点时，汽车受力平衡
B. 图乙中，当火车匀速经过弯道时，为了减少铁轨的磨损，外轨应略低于内轨
C. 图丙中，当汽车匀速经过倾斜弯道时，其受到的摩擦力方向一定沿斜面向上
D. 图丁中，演员骑摩托车经过圆轨道最高点时，轨道对摩托车的弹力可能为零
【答案】D
【解析】A．汽车匀速行驶到凸拱桥的最高点时，汽车受到的合力向下，弹力小于重力，故A错误；
B．当火车匀速经过弯道时，为了不磨损铁轨，轨道对火车的支持力与重力的合力提供向心力，外轨应略高于内轨，故B错误；
C．当汽车匀速转弯时，若速度较大，此时汽车受到摩擦力、重力和斜面对汽车的支持力的合力提供向心力，故摩擦力可能沿斜面向下，故C错误；
D．当摩托车恰好经过圆轨道最高点时，摩托车和演员的重力提供向心力，可以不需要圆轨道提供弹力，故D正确。
故选D。
5. 假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知物体在地球赤道处的重力大约是其在两极处重力的0.9倍；地球自转的周期为T，引力常量为G，根据以上数据可以求出的物理量是（ ）
A. 物体的质量B. 地球的半径
C. 地球的质量D. 地球的密度
【答案】D
【解析】根据题意列出物体在赤道和两极处的万有引力与重力的关系，两极处
赤道处
化简得
即
由此可知物体质量、地球质量和地球半径无法求出，可求出地球的密度。
故选D。
6. 如图为驾考半坡定点停车示意图。汽车先在平直路面匀速行驶，t1时进入斜坡减速上升一段距离，t2时开始匀速上升直至半坡定点刹车。若汽车刹车前始终保持油门不变（即发动机功率不变），且斜坡倾角和所受摩擦阻力大小不变，则刹车前汽车运动的速度大小v随时间t的变化图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由题意可知，0~t1汽车在平直路面做匀速直线运动，汽车的速度不变，牵引力不变；t1~t2汽车做减速运动，该阶段有
根据牛顿第二定律有
由于汽车的发动机功率不变，可知，随着汽车速度逐渐减小，牵引力逐渐增大，则汽车的加速度逐渐减小，即汽车做加速度减小的减速运动，由于加速度越来越小，所以汽车速度减小得越来越慢，即v-t图线的切线斜率越来越小直至做匀速直线运动，故选A。
7. 某次科学实验中，用火箭将一个质量m=1kg的物体和一颗卫星一起送上太空，某时刻物体随火箭一起竖直向上做加速运动，加速度大小为a=2m/s2，而称量物体的台秤显示物体的重力为4.5N。已知地球表面重力加速度g取10m/s2，地球半径R=6.4×106m，不计地球自转的影响，则下列说法正确的是（ ）
A. 此处的重力加速度为5m/s2
B. 此处的重力加速度为10m/s2
C. 此时火箭离地面的高度h=3.2×106m
D. 此时火箭离地面的高度h=6.4×106m
【答案】D
【解析】对物体受力分析可知，物体受到支持力和万有引力作用，支持力即台秤显示的数值，由牛顿第二定律有
又有
地球表面上物体受到的重力等于万有引力有
其中
解得，，故D正确，ABC错误。
故选D。
8. 如图所示是地球绕太阳运动的椭圆轨迹，“。”四个位置所对应的节气分别是春分（3月）、夏至（6月）、秋分（9月）和冬至（12月）。“• ”为近日点和远日点。假设地球只受到太阳的引力，认为节气的日期在对应月份的同一日，及每个月份的天数相同，下列说法错误的是（ ）
A. 从春分到夏至，地球在做减速运动
B. 地球在近日点和远日点，地球的加速度大小相等
C. 从春分经夏至到秋分，地球的运行时间约为公转周期的二分之一
D. 从夏至到秋分以及从秋分到冬至，地球与太阳的连线扫过的面积不相等
【答案】BD
【解析】A．由图可知，夏至在远日点附近，故由春分至夏至的过程，地球做减速运动，故A正确，不满足题意要求；
B．地球在近日点和远日点时与太阳间的距离不同，太阳对地球的引力不同，地球运动的加速度大小不相等，故B错误，满足题意要求；
C．从春分到秋分时间大约为6个月，地球的运行时间约为公转周期的二分之一，故C正确，不满足题意要求；
D．根据开普勒第二定律可知，对于同一行星满足相等的时间内扫过的面积相等，故D错误，满足题意要求。
故选BD。
9. 如图所示，轻绳ac、bc一端分别固定在竖直的细转动轴上，另一端c系一个质量为m的小球，绳bc长度为L，在转动轴带着小球转动的过程中，某时刻轻绳bc刚好水平拉直，之后一直保持轻绳bc水平，∠bac=37°，sin37°=0.6，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 此时小球转速为
B. 此时ac的拉力为1.25mg
C. 若仅增大装置的转速，则ac的拉力不变
D. 若仅增大小球的质量，则bc的拉力增大
【答案】BC
【解析】A．根据受力分析可知，当bc刚好水平拉直时，ac的拉力和小球重力的合力提供向心力，则有
解得，故A错误；
B．bc刚好水平拉直时，bc的拉力为零，此时球受重力和ac的拉力，合力指向圆心，如图所示
故有，故B正确；
C．bc拉直后转速增大，结合上述有
故ac的拉力不变，故C正确；
D．bc刚好拉直后小球质量增大，结合上述有
故bc的拉力不变，故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，轮轴可绕共同轴心O转动，其中轮和轴的半径满足，用两根轻质绳分别缠绕在轮和轴上，分别在两根轻绳的下端悬挂物块P和Q，质量分别为mP和mQ。t=0时刻将两物块由静止释放（轮上轻绳的拉力为轴上轻绳拉力的一半），物块Q竖直下落，加速度大小为，取该时刻物块P所在水平面为零势能面，此时物块Q的机械能为E。T时刻两段轻绳均突然断开，物块P能够达到的最高点恰与物块Q释放位置处于同一高度。不计轮轴的质量及一切阻力，重力加速度为g，两物块均可视为质点。下列说法正确的是（ ）
A.
B. T时刻之前物块P加速度为
C. T时刻物块P的机械能为
D. 当物块P在最高点时，物块Q的速度大小为
【答案】ACD
【解析】AB．根据题意得，物块Q下降的高度为物块P上升高度的一半，T时刻之前物块Q的加速度为，则物块P的加速度为g，根据牛顿第二定律列出物块P和Q的动力学方程有
根据轮上轻绳的拉力为轴上轻绳拉力的一半可知，物块Q受到轻绳的拉力为2FT，则
解得，A正确，B错误；
D．由于物块P的加速度大小在轻绳断开前为向上的g，断开后为竖直向下的g，根据运动的对称性可知，物块在轻绳断开前的运动的时间等于在轻绳断开后至上升到最大高度时的时间即为T，所以当P在最高点时，Q物块的速度为，D正确；
C．轻绳断开后两个物块的机械能守恒，设P、Q两物块在t=0时的高度差为h，可求出物块P在最高点的机械能只有重力势能，即，物块Q在释放时的机械能同样只有Q的重力势能，故
P在最高点时的重力势能等于Q重力势能的，轻绳断开后物块P机械能守恒，故T时刻物块P的机械能为，C正确。
故选ACD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 用图甲所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，图乙是变速塔轮的原理示意图，皮带连接着左塔轮和右塔轮，转动手柄使长槽和短槽分别随塔轮匀速转动，槽内的球做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的弹力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值，其中A和C的半径相同，B的半径是A的两倍。
（1）由图乙可知，摇动手柄第二层左侧塔轮与右侧塔轮的角速度之比为______。
（2）某次实验时，选择两个体积相等的实心铝球和钢球分别放置在A处和C处，为了探究向心力与小球质量的关系，应该选择第______层塔轮。
（3）某次实验保证小球质量和圆周运动半径相等，将皮带连接的变速塔轮调整到第三层，则标尺上显示出格数对应的向心力之比为______。
【答案】（1）1：2 （2）一 （3）1：9
【解析】（1）根据图乙可知，第二层左、右塔轮的半径之比为2∶1，线速度相同，根据公式可知，则两个塔轮的角速度之比为1∶2。
（2）根据题目信息可知，当将两个不同质量的小球放置在相同半径的卡槽内，为了探究小球做圆周运动时的向心力与质量的关系，角速度应该相同，故选择第一层塔轮。
（3）当两个小球的质量和运动半径相同时，将塔轮调整到第三层，由图可知左侧塔轮的角速度与右侧塔轮的角速度之比为1∶3，根据向心力表达式可知，向心力之比为1∶9。
12. 某实验小组采用落体法验证机械能守恒定律，装置如图甲所示。
（1）在该实验中，有几个注意事项，以下描述正确的是______；
A. 实验时应先释放纸带，再启动打点计时器
B. 可以选用体积很大的重锤，且需要称出重锤的质量
C. 为减小摩擦阻力，需要调整打点计时器的限位孔在同一竖直线上
（2）已知当地重力加速度g取9.8m/s2，交流电的频率f=50Hz，重锤的质量m=1kg，则根据纸带所给数据（其中O点为打点计时器打下的第一个点），可知OC过程中，重锤动能的增加量______J（结果保留2位有效数字），重锤重力势能的减少量，一般情况下，这是因为______；
（3）如果用图像法处理数据，则从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点下落的高度h，并计算出各点速度的平方v2，以v2为纵轴，h为横轴建立直角坐标系，根据实验数据作出如图丙所示的图线，在实验误差允许范围内，若图像斜率为______（用字母g表示），则验证了机械能守恒定律。
【答案】（1）C （2）2.5 见解析 （3）2g
【解析】
小问1解析】
A．实验时应先启动打点计时器，待打点稳定后再释放纸带，故A错误；
B．为了减小空气阻力的影响，应选用体积小、质量大的重锤，且验证机械能守恒定律的表达式为
两边的可约掉，所以不需要称出重锤质量，故B错误；
C．调整打点计时器的限位孔在同一竖直线上，可以减小纸带与限位孔之间的摩擦阻力，减小实验误差，故C正确。
故选C。
【小问2解析】
交流电的频率f=50Hz，打点计时器打点的时间间隔
打C点时重锤的速度大小
重锤动能的增加量为
重锤在下落过程中，会受到空气阻力以及纸带与打点计时器之间的摩擦阻力等，重锤克服这些阻力做功，机械能有损失，所以一般情况下。
【小问3解析】
根据机械能守恒定律有
整理得
在图像中，若图线的斜率为2g，则验证了机械能守恒定律。
13. 某物理小组利用电子秤（当电子秤的示数为正值时，表明物体对电子秤施加的作用力是向下的；若示数为负，则物体对电子秤的作用力是向上的）、金属轨道以及小球做了如下实验：把一个光滑的圆弧轨道（半径为R）固定在一个电子秤上，调节电子秤的示数为零，然后将一个质量为m的小球从倾斜轨道上某点静止释放，如图所示。实验过程中发现当小球运动到最低点时电子秤的示数为8m，重力加速度为g。求：
（1）小球运动到最低点的速度大小；
（2）小球运动到最高点时的电子秤示数。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
小球在最低点时，由牛顿第二定律有
其中，解得
【小问2解析】
当小球运动到最高点时，有
由于轨道光滑，根据机械能守恒有
联立解得
根据牛顿第三定律可知，物块对轨道的作用力为2mg，方向向上，则此时电子秤的示数为。
14. 在西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭将通信技术试验卫星五号送入预定轨道，标志着我国航天卫星通信技术更加完善。在卫星之间传递信息时，有时会发生信号遮挡现象。如图所示，绕地球运行的通信卫星a和另一卫星b运行轨道在同一个平面内，绕行方向相同，但轨道半径不同，a卫星能够直线覆盖地球的张角是θ1=74°，b是离地球较近的另一颗卫星，对地球的直线覆盖张角是θ2=106°。已知a卫星的公转周期为T0，卫星a可以持续向卫星b发出信号（沿直线传播），但由于a、b运行周期不同，每过一段时间，就会出现a发出的信号因地球遮挡，使卫星b接收不到信号而联系中断，已知sin37°=0.6。求：
（1）a、b两个卫星的轨道半径之比ra:rb；
（2）b卫星的周期Tb；
（3）每次b卫星信号中断的时间t（结果可保留根式）。
【答案】（1）4∶3 （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
设地球半径为R，根据几何关系有，
由于，
解得
【小问2解析】
根据开普勒第三定律有
解得
【小问3解析】
结合上述，b卫星的角速度
由于地球遮挡a、b卫星之间通信信号会周期性中断，设在一个通信周期内，a、b卫星通信中断的时间为t，有
解得
15. 一个顺时针匀速转动的倾斜传送带固定在竖直平面内，其倾角θ=37°、速度为v，传送带两个轴心AB间的距离L=5m，传送带下端平滑连接一个光滑圆弧aOb、圆心角为127°、半径为R，圆弧与传送带相切，圆弧上方固定一个半径相同的四分之一光滑圆弧cO'd，如图所示。两个圆弧之间的水平距离（bc间）允许滑块顺利进入上方圆弧轨道，此距离可忽略。已知物块的质量为m=0.1kg，传送带与物块间的动摩擦因数，现将一个视为质点的物块从传送带顶端由静止释放，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6。求：
（1）当传送带的速度v=6m/s时，物块滑到传送带底端的速度大小；
（2）当传送带的速度v=6m/s时，物块由A点运动到B点的过程中，产生的热量及摩擦力对物块做的功；
（3）若传送带的速度可以任意调整，物块仍由A点静止释放后经过两段圆弧轨道后从d点水平抛出，落地点与d点在地面上的投影间的距离为x，当R取何值时，x的取值最大，最大值为多少。
【答案】（1） （2）0.9J，1.2J （3）R取时x取值最大，
【解析】
【小问1解析】
物块轻放到传送带上时，所受到的摩擦力方向沿传送带向下，物块的加速度为
若物块在传送带上一直加速，则有
解得速度为
由于传送带与物块的摩擦因数
所以当物块的速度为6m/s时，与传送带共速，故物块滑到传送带底端时速度为6m/s
【小问2解析】
物块在传送带上加速过程的位移
其中
传送带的位移
故
物块所受摩擦力
物块从A点运动到B点的过程中产生的热量为
由动能定理得
解得
【小问3解析】
若使物块平抛的水平位移最大，则物块需要在传送带上一直加速，根据（1）解析可知，物块滑下传送带的最大动能为
设物块水平抛出后的运动时间为t'，根据动能定理有
根据平拋运动规律有，
联立有
根据二次函数极值可得，当时水平射程最远，最远距离为